(57)【要約】【課題】内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプの提供。【解決手段】本考案の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプは、ケース体、インペラ、固定子および固定子周りに囲む外部回転子より構成する。インペラはケース体の水汲み区域に設け、外部回転子と同期に回転することができる。電源を投入した後、磁極は交互に変化し、外部回転子は磁気カップリング働きにより駆動され、インペラを同期に回転し、インペラにより、水汲み区域にて流体の搬送を行なう。その特徴として、外部回転子は回転盤と回転盤周辺に固定する内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石より構成し、この内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石は多極異方性永久磁石である。本体に磁性を帯びない導磁外層面および磁性を帯びる磁性内層面を設け、磁性内層面の磁力線を導磁外層面で折り返して、磁気経路を短縮し、磁力と磁気エネルギーを向上することにより、外部回転式ポンプ効率の向上を実現する。【選択図】図１
0003119377.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ケース体、インペラ、固定子および固定子周りに囲む外部回転子より構成し、そのうち、インペラはケース体の水汲み区域に設け、外部回転子と同期に回転することができ、電源を投入した後、磁極は交互に変化し、外部回転子は磁気カップリング働きにより駆動され、インペラを同期に回転し、インペラにより、水汲み区域にて流体の搬送を行ない、その特徴として、外部回転子は回転盤と回転盤周辺に固定する内径方向配列亜鉄酸塩体磁石より構成し、この内径方向配列亜鉄酸塩体磁石は多極異方性永久磁石であり、本体に磁性を帯びない導磁外層面および磁性を帯びる磁性内層面を設け、磁性内層面の磁力線を導磁外層面で折り返して、磁気経路を短縮し、磁力と磁気エネルギーを向上することにより、外部回転式ポンプ効率の向上を実現することを特徴とする内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプ。
【請求項２】
固定子はさらに一組のヨークおよび誘導コイル、電源は電子相変換方式により構成し、固定子に磁極を形成し交互に変化させることを特徴とする請求項１記載の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプ。
【請求項３】
外部回転子の回転盤と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石はケース体の水汲み区域内に設け、回転盤の中心位置に回転軸を設けて、回転盤と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石が水汲み区域内回転できることを特徴とする請求項１記載の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプ。
【請求項４】
そのインペラは、回転盤上に取り付けることを特徴とする請求項３記載の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプ。
【請求項５】
そのインペラおよび回転盤は、プラスチック材で一体化成型加工することを特徴とする請求項３記載の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプ。
【請求項６】
ケース体に水汲み区域と仕切るための隔離区域に設けて、固定子を固定することを特徴とする請求項１記載の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプ。
【請求項７】
外部回転子の回転盤と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石は隔離区域に設け、回転盤の中心位置に、回転盤と同期に回転する回転軸を設けて、回転軸の一端は隔離区域を通して、水汲み区域内において、インペラの中心部に固定し、インペラを駆動し回転することを特徴とする請求項６記載の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は一種の外部回転式ポンプ、特に内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石を設けた外部回転子により、磁力と磁気エネルギー効率を向上し、ポンプ効率の向上を実現する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプの運用範囲は極めて広範囲にわたり、水またはその他流体を搬送するとき、すべてポンプが使用される。一例として、養殖業の水中ポンプ、加工機の油圧ポンプ、自動車およびコンピュータ用水冷却ポンプ、廃水用水ポンプなどがある。
【０００３】
様々な用途のポンプのうち、外部回転式直流ブラシレスモーター原理により作られた外部回転式ポンプは、磁気カップリング駆動のため、パッキングによる防水を施す必要がない。水漏れがなく、寿命が長く、メンテナンスフリー、仮にポンプ内部に水が切れるや、水中に不純物があっても、損傷がおきない優れた特性を有する。その運用分野も、次第に誘導モーターのポンプを取り代わりつつある。
【０００４】
一例として、コンピュータの水冷方式ポンプ（コンピュータＣＰＵの放熱方式はフィン放熱器からヒートパイプ（Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ）熱管式放熱器に進化しても、有効に放熱できないため、一部の業者は水冷式放熱器を標準配備に切り替わっている）は、コンピュータ本体内部または本体の周辺部に取り付けなければならない。しかし、万が一の水漏れでは、莫大な損害を与えてしまうため、水漏れの心配のない外部回転式ポンプが要求される。
【０００５】
さらに、洗車工場などは環境保護のため、廃水を回収するためのポンプが使われている。しかし、回収された廃水には、ほこり、砂または化学物質（水質ワックス）を大量に含まれている。従来の誘導モーターポンプを使用すると、水中の不純物により、故障を発生し易い。一方、外部回転式ポンプを使用するとき、寿命を大幅に引き上げられる。このように、外部回転式ポンプは、今後これらの産業に脚光を浴びることが予想される。
【０００６】
しかし、外部回転式ポンプに使用されている外部回転子磁石のほとんどは、ネオジム(Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ)シリーズ部材を使用する。その組成は９４％のネオジムと６％のナイロン(ｎｙｌｏｎ)を混合した上、射出成型機により環状体に成型した後、環状体の内径部分に着磁することにより、多極異方性環状磁石を形成する。この材料の特性は、駆動ポンプに満足できるものの、欠点として、原価が高い(ネオジム（Ｎｄ）は生産量が少ない稀少金属である)上、生産プロセスが難しいことから、その完成品もかなり高価物となっている。
【０００７】
ある業者は図３に示すとおり、亜鉄酸塩体/異方性/湿式によるプレス加工方式の磁石でもって、前記のネオジムシリーズに代わり、コストの軽減を図る。この種の外部回転子磁石は生産プロセスの技術問題から、半月形異方性亜鉄酸塩体磁石を作り出してから、３枚以上の半月形磁石で環状に組み立てる。このような、半月形異方性亜鉄酸塩体磁石より組み立てた環状永久磁石は、性能的に、以下の重大な欠点がある。
１.  組み立てするとき、磁石と磁石間にエアギャップを形成し、磁気漏れ易いため、環状の永久磁石にコギング(ｃｏｇｇｉｎｇ)を発生する。
２.  環状永久磁石は複数の半月形磁石より組みあわせるため、組み立て加工のとき、手間が掛かるほか、内部の真円度も劣る。
３.  ネオジムによる射出成型方式の磁石表面磁束の密度は２１００〜２３００ガウスに対して、亜鉄酸塩体より作られた磁石は、１６５０〜１９５０ガウスしかなく、磁気力はやや不足している。
４.  亜鉄酸塩体の焼結温度はおよそ１２４０℃前後にし、焼結するときに磁石の厚みは破裂を避けるため、薄すく作ることができない。よって、環状磁石に組み立てた後、磁石の外径が大きくなり、モーターとファンケースも大きくなる。
５.  前記の磁気漏れ、コギング、磁気力の不足、外形が大きい外など、種々の問題が抱えているため、現時点この種の半月形異方性亜鉄酸塩体より組み立てた環状永久磁石は、いまなお認証を取得できない。商品の付加価値面での競争力も少ない。
【０００８】
このほか、ネオジム複合材料または半月形亜鉄酸塩体のいずれは、外部回転式ポンプに応用したとき、その磁力線は環状磁石外部の鉄製回転盤と空気を経て内周面に設ける固定子と磁気回路を形成するため、磁力線の損失がきわめて大きく、ポンプの効率を降下してしまう問題が抱えている。
【０００９】
そして、半月形異方性亜鉄酸塩体より組み立てた環状磁石は、価格面以外の長所は見いだせない。しかし、その物性はネオジムシリーズ磁石に比べて、遥かに優れるほか、温度範囲、耐湿性、耐酸、耐アルカリ性の要求が高い産業にとって、極めて良い材料の選択である。その上、亜鉄酸塩体材料は、主に鋼板の酸洗工程における回収物(ｍｉｌｌ−Ｓｃａｌｅ)を材料としているため、環境保護の潮流に合致している。
【００１０】
さらに、前述のとおり、単なる磁力特性で見た場合、亜鉄酸塩体材料はネオジムシリーズ材料の特性より劣る。このため、もし環状亜鉄酸塩体磁石の構造を若干改善し、外部回転式ポンプの外部回転子の磁石に使用された場合、磁気漏洩を減少し、表面磁束密度および磁場強度を向上できる。それに加えて、組み立てするときの工程を減少し、亜鉄酸塩体の磁気特性を最大限に発揮できるため、生産量が少ない、高価なネオジムシリーズを完全に代替えできるほか、外部回転式ポンプに革命的な影響を与え、産業の進歩をもたらすことに違いない。この点は、本考案人が本考案の構造を開発する主因である。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【００１１】
本考案の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプは、ケース体、インペラ、固定子および固定子周りに囲む外部回転子より構成する。そのうち、インペラはケース体の水汲み区域に設け、外部回転子と同期に回転することができる。電源を投入した後、磁極は交互に変化し、外部回転子は磁気カップリング働きにより駆動され、インペラを同期に回転し、インペラにより、水汲み区域にて流体の搬送を行なう。その特徴として、外部回転子は回転盤と回転盤周辺に固定する内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石より構成し、この内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石は多極異方性永久磁石である。本体に磁性を帯びない導磁外層面および磁性を帯びる磁性内層面を設け、磁性内層面の磁力線を導磁外層面で折り返して、磁気経路を短縮し、磁力と磁気エネルギーを向上することにより、外部回転式ポンプ効率の向上を実現する。
【００１２】
前述のとおり、内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石を磁性内層面と導磁外層面に分ける目的は、磁性内層面の磁力線を導磁外層面で折り返して、磁気回路を短縮させ、磁力を増加し、磁気エネルギーを向上する上、外部回転式ポンプの効率を向上させる。ネオジム複合材料または半月形亜鉄酸塩体のように、外部回転式ポンプに応用したとき、その磁力線は環状磁石外部の鉄製回転盤と空気を経て内周面に設ける固定子と磁気回路を形成するため、磁力線の損失が極めて大きく、ポンプの効率を降下してしまう問題は発生しない。
【００１３】
このほか、磁気カップリング駆動のため、パッキングによる防水を施す必要がない。水漏れがなく、寿命が長く、メンテナンスフリー、仮にポンプ内部に水が切れるや、水中に不純物があっても、損傷がおきない優れた特性を有する。
【００１４】
本考案は実施において、外部回転子に以下のように２種の駆動インペラ配置ができる。
【００１５】
（１）外部回転子の回転盤と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石をケース体の水汲み区域に設け、インペラを回転盤上に取り付けて、固定子をケース体の隔離区域に設ける。電源を投入した後、磁極は交互に変化することにより、外部回転子およびインペラを回転させ、インペラの働きにより、ポンプによる流体搬送機能を実現する。
【００１６】
本実施例において、外部回転子は流体に接触する水汲み区域に設ける。内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石本体はすでに、磁性内層面と導磁外層面を分けているため、磁石の外周面に導磁性金属を取り付けることなく、磁気回路を形成できる。すなわち、回転盤の材質は導磁性金属（鉄材など）に限ることなく、インペラと一緒にプラスチック材で射出成型することができるため、組立コストを節減できるほか、特殊流体に使用するとき、導磁性金属の酸化により、腐食問題がおきない。さらに、内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石そのものの温度範囲が広く、耐湿性、耐酸性の優れた特性を有するため、本実施例がより広い範囲に応用する。
【００１７】
（２）本考案の実施例２において、外部回転子の回転盤と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石をケース体と水汲み区域で隔離された隔離区域に設ける。さらに、回転盤の中心位置の回転軸は、隔離区域を通して、その末端部は水汲み区域において、インペラに固定する。電源を投入し、固定子の磁極は交互に変化することにより、外部回転子を駆動し同期に回転させる。一方、回転軸は隔離区域を通してインペラに固定するため、回転軸の駆動により、水汲み区域内のインペラを回転させ、流体を搬送できる。
【００１８】
本実施例の原理は実施例１と同じく、磁気カップリング方式の駆動を利用する。実施例１に異なるところは、外部回転子の回転盤と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石は流体に接触しない。かつ、内径方向配列環状磁石と固定子との間にケース体による仕切がないため、より良い磁気カップリングの効果が得られる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１の考案は、ケース体、インペラ、固定子および固定子周りに囲む外部回転子より構成し、そのうち、インペラはケース体の水汲み区域に設け、外部回転子と同期に回転することができ、電源を投入した後、磁極は交互に変化し、外部回転子は磁気カップリング働きにより駆動され、インペラを同期に回転し、インペラにより、水汲み区域にて流体の搬送を行ない、その特徴として、外部回転子は回転盤と回転盤周辺に固定する内径方向配列亜鉄酸塩体磁石より構成し、この内径方向配列亜鉄酸塩体磁石は多極異方性永久磁石であり、本体に磁性を帯びない導磁外層面および磁性を帯びる磁性内層面を設け、磁性内層面の磁力線を導磁外層面で折り返して、磁気経路を短縮し、磁力と磁気エネルギーを向上することにより、外部回転式ポンプ効率の向上を実現することを特徴とする内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプとしている。
請求項２の考案は、固定子はさらに一組のヨークおよび誘導コイル、電源は電子相変換方式により構成し、固定子に磁極を形成し交互に変化させることを特徴とする請求項１記載の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプとしている。
請求項３の考案は、外部回転子の回転盤と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石はケース体の水汲み区域内に設け、回転盤の中心位置に回転軸を設けて、回転盤と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石が水汲み区域内回転できることを特徴とする請求項１記載の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプとしている。
請求項４の考案は、そのインペラは、回転盤上に取り付けることを特徴とする請求項３記載の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプとしている。
請求項５の考案は、そのインペラおよび回転盤は、プラスチック材で一体化成型加工することを特徴とする請求項３記載の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプとしている。
請求項６の考案は、ケース体に水汲み区域と仕切るための隔離区域に設けて、固定子を固定することを特徴とする請求項１記載の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプとしている。
請求項７の考案は、外部回転子の回転盤と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石は隔離区域に設け、回転盤の中心位置に、回転盤と同期に回転する回転軸を設けて、回転軸の一端は隔離区域を通して、水汲み区域内において、インペラの中心部に固定し、インペラを駆動し回転することを特徴とする請求項６記載の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプとしている。
【考案の効果】
【００２０】
本考案の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石外部回転式ポンプは、ケース体、インペラ、固定子および固定子周りに囲む外部回転子より構成する。そのうち、インペラはケース体の水汲み区域に設け、外部回転子と同期に回転することができる。電源を投入した後、磁極は交互に変化し、外部回転子は磁気カップリング働きにより駆動され、インペラを同期に回転し、インペラにより、水汲み区域にて流体の搬送を行なう。その特徴として、外部回転子は回転盤と回転盤周辺に固定する内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石より構成し、この内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石は多極異方性永久磁石である。本体に磁性を帯びない導磁外層面および磁性を帯びる磁性内層面を設け、磁性内層面の磁力線を導磁外層面で折り返して、磁気経路を短縮し、磁力と磁気エネルギーを向上することにより、外部回転式ポンプ効率の向上を実現する。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１、２に示すものは、本考案における二つの実施例であり、ケース体１０、インペラ２０、固定子３０および固定子の周りを取り巻く外部回転子４０より構成する。そのうち、インペラ２０はケース体１０の水汲み区域１１内部に設け、外部回転子４０と同期回転する。電源を投入した後、固定子３０は磁極を発生し交互に変化起きることにより、外部回転子４０は磁気カップリングの働きで駆動されインペラ２０を回転させる。そのうち、水汲み区域１１上に進水口、出水口１２、１３を設け、インペラ２０が水汲み区域１１内部に回転するとき、流体は進水口１２より水汲み区域１１に進入し、回転するインペラ２０により、流体を出水口１３より排出し、流体搬送機能を実現する。
【００２２】
本考案の特徴は図３に示すとおり、外部回転子４０は回転盤４１と回転盤４１の内周面にこていする内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石５０より構成し、この内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石５０は多極異方性永久磁石である。本体に磁性を帯びない導磁外層面５１と磁性を帯びる磁性内層面５２を設け、磁性内層面５２の磁力線は導磁外層面５１で折り返すことにより、磁気回路を短縮させ、磁力と磁気エネルギーを増加し、外部回転式ポンプ効率を向上する効果がある。
【００２３】
前記の部材は図１、２において、固定子３０はさらに一組のヨーク３１および誘導コイル３２より構成し、電源を電子方式により誘導コイル３２に投入した後、固定子３０全体に磁極を発生させ、交互に変化を起き、磁気カップリング方式により回転子４０を駆動する。固定子３０は流体を接触させないため、固定子３０は水汲み区域１１としきらなければならない。よって、実施するとき、ケース体１０に水汲み区域１１を仕切る隔離区域１４を設けて、固定子３０を取り付ける。このほか、固定子３０はさらにホール素子３３（磁気誘導IC）を設け、ホール素子３３により、磁極を誘導し、交互に変化させ、制御するための信号を出力し、ポンプの正常稼働を提供する。
【００２４】
本考案において、外部回転子４０によるインペラ２０を駆動する方式は、図１に示す実施例１および図２に示す実施例２に基づいて、それぞれ説明する。
【００２５】
図１に示すものは、本考案実施例１の構造概略図において、外部回転子４０の回転盤４１および内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石５０はケース体１０の水汲み区域１１に設け、回転盤４１の中心位置に回転軸４２を設けて、回転盤４１と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石５０は水汲み区域１１内部で回転させる。このほか、インペラ２０は回転盤４１上に設け、隔離区域１４内部の固定子３０は電源投入により、磁極が交互に変化を引き起すことにより、外部回転子４０とインペラ２０を駆動し回転させ、インペラ２０により、前記のポンプによる流体搬送機能を実現する。
【００２６】
本実施例において、外部回転子４０の回転盤４１と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石５０は流体に接触する水汲み区域１１に設け、内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石５０本体は磁性内層面５２と導磁外層面４１に分けているため、内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石５０の外周面に導磁外層面金属を設けることなく、磁気回路を形成できる。すなわち、回転盤４１の材質は導磁性金属に限られない。よって、実施するとき、インペラ２０を回転盤４１上に設けるかまたはインペラ２０と回転盤４１をプラスチック材で一体化成型加工すると、組立コストを軽減できるほか、特殊流体を搬送するとき、導磁性金属の酸化、腐食問題をおきない。さらに、内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石５０そのものの温度範囲が広く、耐湿性、耐酸性の優れた特性を有するため、本実施例はより広い範囲に応用する 。
【００２７】
図２に示すものは、本考案実施例２の構造概略図である。前記の外部回転子４０の回転盤４１と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石５０をケース体１０の水汲み区域１１に仕切る隔離区域１４に設け、回転盤４１の中心位置に回転盤４１と同期回転する回転軸４２を設ける。この回転軸４２の末端部は隔離区域１４を通して、水汲み区域１１内部に設けるインペラ２０の中心部に延ばして固定する。電源を投入し、固定子３０の磁極は交互に変化することにより、外部回転子４０を駆動し回転軸４２を同期に回転させる。一方、回転軸４２は隔離区域１４を通してインペラ２０に固定するため、回転軸４２の駆動により、水汲み区域１１内のインペラを回転させ、流体を搬送できる。
【００２８】
本実施例の原理は実施例１と同じく、磁気カップリング方式の駆動を利用する。実施例１に異なるところは、外部回転子４０の回転盤４１と内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石５０は流体に接触しない。かつ、内径方向配列環状磁石５０と固定子３０との間にケース体１０による仕切がない（ただし、適切間隔を維持する）ため、より良い磁気カップリングの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本考案の外部回転式ポンプの実施例１における構造を示す図である。
【図２】本考案の外部回転式ポンプの実施例２における構造を示す図である。
【図３】本考案の内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石の磁力線回路を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ケース体
１１  水汲み区域
１２  進水口
１３  出水口
１４  隔離区域
２０  インペラ
３０  固定子
３１  ヨーク
３２  誘導コイル
４０  外部回転子
４１  回転盤
４２  回転軸
５０  内径方向配列環状亜鉄酸塩体磁石
５１  導磁外層面
５２  磁性内層面
【図１】
0003119377.tif 000003
【図２】
0003119377.tif 000004
【図３】
0003119377.tif 000005